Serpentinit: Tvorba, Geologie a Odrody
Linas JuozenasSdílet
Vznik, geologie a druhy
Serpentinit: vodou přeměněná hornina pláště a mnohé podoby serpentinitu
Geologický průvodce minerály skupiny serpentinitu: jak se ultramafické horniny hydratují, proč vzniká magnetit a vodík, kde se serpentinit vyskytuje v tektonických prostředích a jak se liší antigorit, lizardit, chryzotil, bowenit a příbuzné materiály.
- Skupina serpentinitu
- Mg3Si2O5(OH)4
- Serpentinitová hornina
- Antigorit • Lizardit • Chryzotil
- Ultramafická přeměna
Serpentinit je skupina hydratovaných hořečnatých křemičitanových minerálů a serpentinit je hornina, kterou tyto minerály dominují. Oba jsou produkty přeměny: peridotit a příbuzné ultramafické horniny z pláště reagují s vodou, nahrazují olivín a pyroxen serpentinitovými minerály, brucitem, magnetitem, talekem, uhličitanem a dalšími fázemi přeměny. Výsledkem je rodina hornin známá voskovitými zelenými povrchy, hladkými zlomovými strukturami, síťovitými texturami, světlými žilami a geologickým významem daleko přesahujícím jejich dekorativní hodnotu.
Vznik stručně
Serpentinizace je hydratace a přeměna ultramafických hornin, zejména peridotitu, když voda proniká k minerálům jako olivín a pyroxen.
Základní geologický příběh je jednoduchý: horniny pláště se setkávají s vodou podél trhlin, zlomů, cest na mořském dně nebo cest fluid v subdukčních zónách. Jejich původní minerály se stávají nestabilními, hydroxyl vstupuje do nových minerálních struktur a minerály skupiny serpentinitu nahrazují starou strukturu. V mnoha systémech přeměna také vytváří brucit, magnetit a molekulární vodík. Když serpentinitové minerály dominují výsledné hornině, nazývá se hornina serpentinit.
Peridotit a další ultramafické horniny
Horniny bohaté na olivín a pyroxen z pláště poskytují hořčík, železo a křemík potřebné k tvorbě serpentinitových minerálů.
Trhliny řídí reakci
Voda musí proniknout do horniny skrz trhliny, zlomy, hranice zrn nebo hydrotermální cirkulaci. Propustnost často určuje, jak úplná bude přeměna.
Serpentinit a doprovodné minerály
Běžné produkty zahrnují antigorit, lizardit, chryzotil, brucit, magnetit, talek, uhličitan a doplňkové oxidy nebo sulfidy.
Voskovitý, síťovitý a žilnatý
Náhrada zachovává některé starší minerální tvary a zároveň vytváří nové vzory: síť po olivínu, bastit po pyroxenu, karbonátové žíly, skluzové plochy a tmavé magnetitové žilky.
Od peridotitu k serpentinitu
Několik reakcí může probíhat současně. Konečný minerální soubor závisí na původní chemii horniny, teplotě, tlaku, poměru voda-hornina, propustnosti, aktivitě křemíku a zda kapaliny obsahují oxid uhličitý.
Hydratace olivínu
Olivín bohatý na hořčík reaguje s vodou za vzniku serpentinitu a brucitu. Tato reakce je běžná při nízkých až středních teplotách serpentinizačního procesu.
2Mg2SiO4 + 3H2O → Mg3Si2O5(OH)4 + Mg(OH)2
Oxidace železa
Olivín obsahující železo může generovat magnetit jako Fe2+ je oxidováno na Fe3+Tento krok může také produkovat vodík, klíčový zdroj energie v některých hydrotermálních ekosystémech.
Olivín obsahující Fe + H2O → serpentinit + Fe3O4 + H2
Alterace pyroxenu
Orthopyroxen a klinopyroxen hydratací přecházejí na serpentinit, talk, amfibol, karbonát a další produkty v závislosti na dostupnosti křemíku a vápníku.
pyroxen + H2O ± SiO2 → serpentinit ± talk ± karbonát
Karbonační proces
Kapaliny bohaté na oxid uhličitý mohou přeměnit serpentinit a brucit na talk, magnezit, dolomit nebo kalcitové soubory. Toto je jedna z přirozených cest ukládání uhlíku v ultramafických terénech.
serpentinit + CO2 → talk + magnezit + H2O
Proč je magnetit důležitý: černé skvrny a žilky v serpentinitu pocházejí běžně z magnetitu, chromitu nebo jiných tmavých doprovodných minerálů. Magnetit také vysvětluje, proč některý serpentinit slabě reaguje na magnet.
Geochemické podmínky
Serpentinizační proces není jediný pevný recept. Je to rodina souvisejících reakcí, které probíhají v širokém rozsahu tlaku, teploty a podmínek kapaliny.
| Parametr | Typický rozsah nebo chování | Geologický význam |
|---|---|---|
| Teplota | Lizardit a chryzotil se běžně tvoří při nižších teplotách, přibližně desítky až několik set °C. Antigorit je preferován při vyšších teplotách, obvykle v rozsahu několika set °C. | Druhy minerálů mohou poskytnout indicie, zda se hornina vytvořila blízko mořského dna, podél hydrotermální cesty nebo v hlubších subdukčních podmínkách. |
| Tlak | Rozsah od mělké oceánské litosféry po vysokotlaké podmínky předoblouku a subdukční zóny. | Antigorit může přenášet vodu do subdukčních zón a později ji uvolňovat během rozkladu, čímž přispívá kapalinami, které pomáhají vytvářet obloukové magmaty. |
| pH | Aktivní serpentinizační systémy jsou běžně alkalické a kapaliny mohou dosahovat vysokých hodnot pH. | Alkalita podporuje minerály jako brucit a může podporovat precipitaci karbonátů, když do systému vstupují uhlíkaté kapaliny. |
| Redoxní chování | Systém se může stát redukčním, když oxidace železa vytváří magnetit a molekulární vodík. | Vodík může podporovat chemolitotrofní mikrobiální společenstva a může se podílet na abiotických reakcích tvorby metanu za vhodných podmínek. |
| Zdroj tekutin | Mořská voda, meteorní voda, hydrotermální tekutiny a tekutiny pocházející z desky se mohou všechny podílet. | Přístup vody je zásadní spouštěč. Zlomy, trhliny a propustnost určují, jak daleko se fronta alterace posune. |
| Oxid uhličitý | CO2Tekutiny obsahující - mohou překrýt serpentin texturami talku, magnezitu, dolomitu, kalcitu nebo ofikarbonátu. | Karbonační proces mění mineralogii i vzhled, vytváří světlé žíly, brekcie a dekorativní zeleno-krémový kámen. |
Tektonická prostředí a výskyt v terénu
Serpentinit je nejvíce spojen s horninami pocházejícími z pláště Země. Vyskytuje se v oceánské litosféře, ophiolitech, zónách podsouvání, kontinentálních zlomech a exhumovaných ultramafických tělesech.
Hřbety a zónové zlomy
Mořská voda proniká do porušených hornin pláště, kde tektonika odhaluje ultramafický materiál. Hydrotermální cirkulace může vytvářet magnetitem bohatý serpentinit a alkalické tekutiny.
Fragmenty oceánské litosféry na pevnině
Ophiolitové pásy běžně zachovávají serpentinit, alterovaný peridotit, chromitové horniny, rodingity a ultramafické pláty ohraničené zlomy.
Hydratace přední obloukové oblasti a pláště
Tekutiny uvolňované z podsouvající se desky hydratují horniny pláště. Serpentinit obsahující antigorit může uchovávat vodu při vyšším tlaku a teplotě před pozdější dehydratací.
Hladká, slabá a leštěná hornina
Serpentinit může lokalizovat deformaci podél zlomů. Skluzové plochy, leštěné zelené povrchy a smykové textury jsou běžné terénní indicie.
Styly ophicalcitu a verde antique
Karbonačně bohaté tekutiny mohou rozrušovat a znovu cementovat serpentinit, čímž vznikají zelené bloky protnuté žilami kalcitu, dolomitu nebo magnezitu.
Výrazné ekologické krajiny
Zvětrávání serpentinitu může vytvářet hořčíkem bohaté, živinami chudé půdy, které podporují specializované rostlinné společenstva v několika regionech.
Serpentinace a dále
Serpentinace není konec historie horniny. Serpentinit může být smykově deformován, karbonatizován, dehydraturován, žilnatý nebo zvětralý, a každé překrytí zanechává odlišný vizuální a mineralogický záznam.
Hydratační fronta
Voda proniká do trhlin a mění olivín od okrajů směrem dovnitř, čímž vznikají síťové textury, které zachovávají otisk původních ultramafických zrn.
Magnetit a vodík
Oxidace železa vytváří magnetit a může generovat H2Tato redoxní chemie činí serpentinaci důležitou pro geobiologii a hydrotermální systémy.
Karbonační proces
CO2Fluida obsahující - mohou přeměnit horniny obsahující serpentin na soubory s talkem-karbonátem nebo karbonátovými žilami, někdy vytvářející vizuálně dramatické brekcie.
Rodingitizace
Vápníkem bohaté žíly v serpentinitu se mohou měnit na rodingitové soubory obsahující grossular, diopsid, epidot, vesuvianit a příbuzné minerály.
Dehydratace v subdukci
Serpentinit obsahující antigorit může přenášet vodu do subdukčních zón a uvolňovat ji při zahřívání, čímž zásobuje tekutiny do magmatických systémů oblouků.
Zvetrávání
Expozice na povrchu může oxidovat, praskat, změkčovat a zbarvovat serpentinit a zároveň uvolňovat hořčíkem bohatou chemii do půd a odvodňovacích systémů.
Proč je serpentin geologickým mostem
Málo rodin hornin spojuje tolik procesů najednou: alterace pláště, hydrotermální systémy oceánského dna, tvorba vodíku, zachycování uhlíku, oslabení poruch, transport vody v subdukční zóně, architektonický kámen, vyřezávaná ozdoba a neobvyklé půdy. Leštěný kus serpentinitu tedy není jen zelený kámen; je to viditelný záznam vody měnící plášť.
Textury, tkaniny a mikrostruktury
Serpentinit je zvlášť čitelný, protože mnoho textur jsou náhradní textury. Zachovávají stopy minerálů, které byly alterovány, a zároveň ukazují novou serpentinovou strukturu, která je nahradila.
Olivín alterovaný zvenčí dovnitř
Zrna olivínu jsou nahrazena podél okrajů a trhlin, vytvářející síťovitý vzor serpentin-brucit. Tato textura je jedním z klasických otisků serpentinovaného peridotitu.
Serpentin po pyroxenu
Bastit zachovává obrys nebo štěpnost pyroxenu, zatímco ho nahrazuje minerály skupiny serpentinů. Je to pseudomorfní textura, nikoli samostatný minerál.
Leštěné plochy poruch
Serpentinit se často štípe podél lesklých, zelených, hladkých ploch. Tyto textury mohou vypadat mýdlově nebo saténově a odrážejí deformaci stejně jako minerální lesk.
Světlé linie skrz zelenou horninu
Žíly kalcitu, dolomitu nebo magnezitu mohou protínat serpentinit. V brekciovitém dekorativním kameni může světlá karbonátová pojiva spojovat úhlové zelené bloky.
Chrysotil a hedvábný materiál
Vláknitý serpentin může při bezpečné stabilizaci a řezání vytvořit hedvábný lesk nebo chatoyantní efekty. Křehký vláknitý materiál by neměl být obrušován ani manipulován způsobem, který vytváří prach.
Tmavá zrna a alterované žíly
Magnetit, chromit, brucit, talk, karbonáty a minerály rodingitu mohou přidat tmavé skvrny, světlé švy, hedvábné skvrny nebo vápníkem bohaté halo alterace.
Odrůdy, druhy a obchodní termíny
Názvy serpentinu mohou odkazovat na minerální druhy, horniny, lapidární odrůdy, architektonické kameny nebo kulturně specifické tradice zeleného kamene. Přesné označení by mělo rozlišovat minerální identitu od místní nebo dekorativní terminologie.
| Název nebo materiál | Mineralogie a vzhled | Geologická nebo kulturní poznámka |
|---|---|---|
| Antigorit | Minerál skupiny serpentinu stabilní při vyšší teplotě a tlaku než lizardit nebo chryzotil; běžně pevný, foliovaný a zelený. | Důležitý při transportu vody v subdukčních zónách a často preferovaný pro trvanlivý řezbářský materiál. |
| Lizardit | Jemnozrnný, deskovitý serpentinit, běžně světle až středně zelený, žlutozelený nebo zemité barvy. | Běžný při nízkoteplotní serpentinaci a pojmenovaný podle oblasti Lizard v Cornwallu. |
| Chryzotil | Vláknitý serpentinit s hedvábným leskem; může se vyskytovat v žilách nebo vláknitých svazcích. | Serpentinitová forma azbestu, když je vláknitý a drobivý. Vyhněte se řezání, vrtání, broušení nebo leštění neznámého vláknitého materiálu. |
| Serpentinit | Hornina dominovaná serpentinitovými minerály, často s magnetitem, chromitem, brucitem, talkem, karbonátem nebo reliktními ultramafickými minerály. | Správný název horniny pro mnoho zelených architektonických a řezbářských kamenů, které se běžně nazývají „serpentin“. |
| Bowenit | Kompaktní, pevná odrůda serpentinu, často průsvitná jablečně zelená až tmavě zelená s jemným voskovým leskem. | Ceněný pro řezbářství a ozdoby. Některé kulturně specifické materiály, včetně tangiwai, jsou spojeny s bowenitem a vyžadují přesný kontext. |
| Williamsit | Jasně zelený, často mírně průsvitný antigorit, někdy s drobnými tmavými magnetitovými skvrnkami. | Historicky spojený s materiálem z oblasti Středního Atlantiku ve Spojených státech. |
| Pikrolit | Hedvábný, vláknitý antigorit nebo serpentinitový materiál, běžně v zelených až žlutozelených hmotách nebo žilách. | Známý z ofiolitových lokalit, například na Kypru; termín se používá jak v geologickém, tak v starožitnickém kontextu. |
| Xiuyan jadeit | Čínský termín pro zelený kámen, který běžně označuje serpentinitový materiál z provincie Liaoning. | Měl by být identifikován jako serpentin, pokud záleží na minerální přesnosti; není to jadeit ani nefrit. |
| Tangiwai | Materiál bowenit v rámci tradic pounamu v Aotearoa Novém Zélandu. | Toto je kulturně specifický název a měl by být používán s náležitým respektem k původu, tvůrcům a místnímu kontextu. |
| Styly ophicalcitu a verde antique | Textury serpentinitu, uhličitanu a brekcií v zelené, bílé, krémové a tmavě žilkované hornině. | Často nazývaný „mramor“ v architektonickém jazyce, i když hornina může být serpentinit nebo serpentinem bohatá uhličitanová brekcie. |
Čtení kusu serpentinů nebo serpentinitu
Většinu ručních vzorků a leštěných předmětů lze interpretovat podle několika viditelných znaků. Tyto pozorování by měla být prováděna jemně, bez kyselinových testů nebo abrazí na hotových kusech.
Zelená je chemie plus textura
Železo, nikl, chrom, magnetit, chromit, uhličitan a velikost zrn mohou posunout barvu serpentinů od světle žlutozelené přes olivovou, lesní, modrozelenou až po téměř černě žilkovaný materiál.
Voskový, mastný nebo mýdlový lesk
Serpentiny často mají měkký voskový povrch místo sklovitého lesku. Kusy leštěné třením mohou být zvlášť hladké nebo saténové.
Měkčí než pravý jadeit
Mnoho serpentinitových materiálů má tvrdost kolem 2,5–4 podle Mohse, i když kompaktní odrůdy mohou působit tvrději. Nephrit a jadeit jsou tvrdší, hustší a odolnější proti poškrábání.
Může se objevit slabá magnetická reakce
Magnet může slabě reagovat na oblasti bohaté na magnetit. Reakce je obvykle lokalizovaná a slabá, nikoli silně kovová.
Světlý uhličitan protíná zelenou barvu
Bílé, krémové nebo béžové žíly obvykle označují kalcit, dolomit, magnezit nebo příbuzné uhličitanové překryvy.
Síť a bastit uchovávají historii
Hledejte síťovité vzory, reliktní tvary pyroxenu, tmavé švy a fragmenty brekcií. Tyto znaky vyprávějí příběh nahrazení, zlomení a znovu slepení.
Péče, manipulace a bezpečnost při prachu
Krása serpentinů přichází s praktickými omezeními. Je měkčí než mnoho běžných vystavovaných minerálů, může obsahovat vláknitý chryzotil a může obsahovat uhličitanové žíly, které nesnášejí kyseliny.
Vyhněte se tvorbě prachu
Neřežte, nevrtajte, nebrušte, nehladte ani neleštěte neznámý serpentin nebo serpentinit mimo správné lapidářské podmínky. Největším bezpečnostním rizikem je prach ve vzduchu, zejména pokud je možný materiál obsahující chryzotil.
Čistěte jemně
Používejte měkký suchý hadřík nebo mírně vlhký hadřík následovaný okamžitým vysušením. Vyhněte se kyselinám, octu, agresivním čističům, bělidlům, abrazivním podložkám a dlouhému namáčení.
Chraňte leštění
Uchovávejte odděleně od tvrdších minerálů, jako jsou křemen, topaz, korund a beryl. Polstrované uložení zabraňuje poškrábání rytin, palmových kamenů a leštěných desek.
Respektujte vláknitý materiál
Kompaktní, uzavřené dekorativní kusy se liší od drobivého vláknitého materiálu. Pokud je vzorek viditelně vláknitý, drobivý nebo se drolí, uchovávejte ho uzavřený a vyhněte se zbytečnému manipulování.
Upozornění na materiál: chryzotil je minerál skupiny serpentinu a vláknitá forma azbestu. Hotové, neomílavé předměty lze vystavovat za běžné opatrnosti, ale jakákoli činnost vytvářející prach by měla být vyvarována, pokud není prováděna s profesionálním vybavením a kontrolou.
Často kladené otázky
Je serpentin jeden minerál?
Ne. Serpentin je skupina minerálů. Nejznámějšími členy jsou antigorit, lizardit a chryzotil. Serpentinit je hornina složená převážně z minerálů skupiny serpentinu.
Jak začíná serpentinace?
Začíná to, když voda pronikne do ultramafických hornin bohatých na olivín a pyroxen. Původní minerály se hydratují a přeměňují na serpentinitové minerály, brucit, magnetit a příbuzné fáze.
Proč může serpentinit obsahovat magnetit?
Železo v olivínu a pyroxenu může oxidovat během hydratace. Tento proces vytváří magnetit a za vhodných podmínek může také generovat molekulární vodík.
Jak se serpentin liší od jadeitu?
Jadeit a nefrit jsou odlišné materiály od serpentinu. Obecně jsou tvrdší, hustší a pevnější. Serpentin má voskovitější lesk, nižší hustotu a nižší tvrdost, i když kompaktní bowenit může vizuálně připomínat jadeit.
Obsahuje celý serpentin azbest?
Ne. Skupina serpentinu zahrnuje chryzotil, vláknitý člen tvořící azbest, ale mnoho kusů serpentinu je bohatých na antigorit nebo lizardit a není vláknitých. Protože vizuální jistota může být obtížná, vyvarujte se vytváření prachu z neznámého materiálu.
Co způsobuje světle zbarvené žíly v serpentinitu?
Světle zbarvené žíly jsou obvykle karbonátové minerály jako kalcit, dolomit nebo magnezit, i když se mohou vyskytnout i jiné minerály přeměny. Často vznikají po hlavní události serpentinace, když tekutiny procházejí trhlinami.
Proč je serpentinit důležitý kromě dekorativního kamene?
Zaznamenává reakce vody s horninami v materiálu pocházejícím z pláště, ovlivňuje pevnost zlomů, v některých systémech generuje vodík, uchovává a uvolňuje vodu v subdukčních zónách a může se podílet na přirozených reakcích ukládání uhlíku.